De trådlösa biosensorer som forskaren Atefeh Shafaat utvecklat möjliggör ett mer patientkontrollerat system, där infektioner kan upptäckas mycket tidigare genom smarta katetrar, smarta blöjor eller smarta sårförband.
– Tänk dig att du har en blöja med en sensor i, som när du kissar in den, kan avläsa om det finns bakterier i urinblåsan. Att patienten kan mäta och se det själv. Det kommer att spara både tid och pengar eftersom det eliminerar en massa onödiga läkarbesök, säger Atefeh Shafaat som nyligen doktorerat vid Institutionen för biomedicinsk vetenskap vid Malmö universitet.
Atefeh Shafaat menar att de potentiella tillämpningarna av trådlösa biosensorer är enorma och kommer att revolutionera hur vi övervakar vår hälsa och olika sjukdomar i framtiden. Men för att möjliggöra dessa tillämpningar krävs pålitliga sensorer som är användarvänliga.
Små och lätta sensorer
Namnet på doktorsavhandlingen är ”Development of Wireless Biosensors Integrated into the Radio Frequency Antenna for Chipless and Battery-less Monitoring of Biological Reactions” eller på svenska ”Trådlösa biosensorer integrerade med radiofrekvensantenner (RFA) för batteri- och kretsfri övervakning av biologiska reaktioner”.
Det rör sig alltså om biosensorer som varken kräver traditionella integrerade kretsar (chip) eller skrymmande batterier.
– Biosensorerna blir därmed mindre och lättare och hela systemet mer flexibelt. Vi har använt oss av en vanlig RFA-tagg där vi avlägsnat chipet. Chipet används normalt för att lagra, skydda och processa data. Men vårt system ska bara registrera och överföra och då behövs inte dessa funktioner, förklarar Atefeh Shafaat.
Att det är batterilöst innebär att mätningen inte kan ske med exempelvis Bluetooth som annars har en längre räckvidd en denna teknik. Taggen drivs istället genom induktion där mobiltelefonen överför elektromagnetisk strålning till taggen.
– Om det är en mobiltelefon som är avläsaren måste den vara på maximalt fem centimeters avstånd för att få kontakt. Den fungerar ungefär som en tagg du håller upp för att komma in genom en port.
Krets som öppnas och sluts
Men hur fungerar då överföringen av information från den biologiska reaktionen och sensorn till antennen? Så här förklarar Atefeh Shafaat den kemiska processen som är grunden till innovationen:
– Ämnet silver (Ag) som ju är ledande är en del av antennen. När vi får en viss typ av reaktion omvandlas silvret till silverklorid (AgCl) som ju inte är ledande vilket innebär att antennkretsen då öppnas eller bryts. Så genom att se hur kretsen öppnas och sluts kan vi avgöra vilken slags biologisk reaktion det rör sig om eftersom det absorberar olika antennfrekvenser.
Förutom ovan nämnda exempel med den smarta blöjan har taggen även testats för att mäta glukos i blodprov och i smarta sårförband.
– Om man måste ta bort bandaget i onödan för att undersöka infektionen hos läkaren ökar risken för att såret kontamineras. Används den här tekniken för att upptäcka infektionen i ett tidigt skede blir behandlingen mycket enklare när du väl kommer till läkaren, säger Atefeh Shafaat.
Vetenskapliga publikationer:
A Rapidly Responsive Sensor for Wireless Detection of Early and Mature Microbial Biofilms
Text: MAGNUS ERLANDSSON